在CODE V中设计自由曲面的前5种工具

当今的光学设计师通常负责寻找纠正更多像差和使用更少表面的方法，并且在更紧凑的几何形状中这样做，这些几何形状必须适合从小型医疗设备到更可穿戴的增强现实 （AR） 系统的任何设备。当存在大量折叠表面或复杂的光路约束时，设置具有多个反射或折射表面的紧凑几何形状可能具有挑战性。为了帮助支持这种类型的设计工作，CODE V 提供了独特而强大的自由形式设计和优化工具。

如果您正在设计自由曲面光学器件，请查看在 CODE V 中支持您的设计优化和分析的前五种工具。

1. Q2D 自由曲面非球面

CODE V 中的 Q2D 自由曲面非球面是优化的绝佳工具，它提供了在许多情况下平滑收敛的正交多项式。对于某些设计，您可能会发现 Q 型多项式非球面由于其正交性而能够更快地收敛到良好的解，因为它们不太可能在设计空间中平衡像差而遭受项之间的竞争。此外，CODE V 提供了相对于基础圆锥顶点的表面使用部分的独特几何定位。

Q2D 自由曲面非球面全反射、不对称设计

2. 模拟非球面偏离基圆锥曲面的方法

对于自由形式的非球面曲面的子集，CODE V 现在提供了两种方法来模拟非球面偏离基础圆锥曲面。第一种独特的方法允许使用离轴角度参数 - omega - 来表示将使用圆锥表面离轴多远。表面的局部坐标将通过角度欧米茄的表面偏移来定位。CODE V 还提供 X 和 Y 偏移参数，以移动多项式偏离的原点。

在代码 V 中应用于基圆锥上的自由形式多项式偏离

CODE V 中新的扩展 Fringe Zernike 多项式曲面提供了与设计人员用于光学系统建模相同的多项式，但扩展到高达 R 的高阶径向项30.

3. 系数表

从 CODE V 11.3 开始，设计人员可以访问一个独特的系数表，该表允许以友好的视觉格式快速查看系统的对称条件以及与该对称条件的相应合规性（或不合规性）。对满足（或不符合）系统所需对称条件的系数具有这种可见性，可以最有效地使用设计优化变量，并有助于保持对有效变量的了解和使用，以便进行系统改进。

为光学系统假设无对称条件的二维系数网格

2D 系数网格突出显示光学系统的 X-Z 对称条件

4. 地表偏离、下垂和边坡信息的可视化

CODE V 可以轻松可视化您设计的表面，以了解非球面坡度的陡峭程度。通过使用内置功能查看曲面偏离以及下垂和坡度信息，您可以查看潜在的问题区域，并通过设计优化中的进一步控制来优化曲面形状。

Q2D自由形式非球面下垂图

5. 基于切比雪夫多项式的用户定义曲面（UDS）

对于需要优化直线瞳孔的光学系统，CODE V提供了基于切比雪夫多项式的新用户定义表面（UDS），这对于具有方形或矩形孔径的系统非常有用。此表面表示包括最多 14 的项千订购在优化现代、折叠、紧凑设计时的额外灵活性。

切比雪夫系数表

两个带有切比雪夫表面的镜面反射器

在CODE V中使用这些新的强大工具来设计自由曲面光学系统可以节省时间。当您将这些工具与 CODE V 的优化强度和速度相结合时，您将看到将设计从初步阶段到最终验收的效率提高。

审核编辑：郭婷